Le matériau d'électrode de silicium, de type étain en raison de leur forte densité de capacité sur le matériau d'électrode est une batterie au lithium-ion, mais le matériau à base de mécanique pendant la charge et la décharge est souvent accompagnée d'un grand volume de déformation, entraînant un état de contrainte élevée, et provoquer une défaillance de rupture de la structure d'électrode, qui affectent sérieusement la durée de vie d'une batterie au lithium-ion.
Afin de concevoir correctement la structure d'électrode, la structure d'éviter les problèmes de dommages mécaniques peuvent se produire, il est nécessaire de mettre en place la force du matériau d'électrode pendant la charge et la décharge de - - Le couplage chimique de la relation constitutive est une pratique courante obtenue par la mesure de l'expérience in situ et la formule Stoney matériau d'électrode pendant la charge et l'évolution de la tension de décharge. Toutefois, cette méthode repose sur l'épaisseur du film doit être beaucoup plus petite que l'épaisseur du substrat, la variation d'épaisseur de film au cours de la déformation est négligeable, une bonne adhérence entre le film de substrat et les trois comme hypothèses, Les batteries haute performance sont souvent difficiles à remplir ces conditions.
Pour résoudre ce problème, l'Etat clé de laboratoire de Mécanique non linéaire, Institut de l'équipe de recherche Mécanique énergie à base - électricité - théorie de couplage chimique, mis au point une méthode des éléments finis peut représenter avec précision matériau d'électrode à la bombe dans le processus de charge et de décharge grande déformation plastique et de l'évolution des contraintes internes. et en utilisant la simulation de la méthode des éléments finis, formule Stoney décrit l'erreur provoquée par une déformation du film d'électrode d'analyse élastoplastique, une grande déformation du film d'électrode, et le matériau d'interface relation de comportement élastoplastique la nature de la contrainte - l'état des courbes de charge-décharge, et un paramètres de matériau électrode et le stress - la courbe caractéristique de charge-décharge de la correspondance entre l'état de la force de travail pour étudier le matériau d'électrode pendant la charge et la décharge de - - le couplage chimique relation constitutive Aide fournie
Des résultats de recherche connexes ont été publiés dans l'International Journal of sources d'énergie (Wen, J., Wei, Y., Cheng, YT, 2018. Examiner la validité de l'équation de Stoney pour les mesures de contrainte in situ dans les électrodes à couche mince en utilisant -deformation par éléments finis, J.Power Sources, 387, 126-134.) et Journal de la mécanique et de la physique des solides (Wen, J., Wei, Y., Cheng, YT, 2018. Évolution des contraintes en plastique élastique. Pendant les processus électrochimiques: Une méthode numérique et ses applications.J.Mech.Phys.Solids, 116,403-415.) L'étude a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le projet pilote de classe B de l'Académie chinoise des sciences et la National Science Foundation des États-Unis.
Figure: Structure typique de la pile en couches et sa déformation (a) Structure fine du film-adhésif-substrat de l'électrode (b) Comparaison entre le modèle numérique et les résultats expérimentaux montrant les changements de contrainte dans le film d'électrode pendant les processus de charge et de décharge. Elastoplasticité du matériau de l'électrode et répartition interne des contraintes de cisaillement du film en cas de défaillance de l'interface.
